Энтеротип и типирование кишечника¶

Энтеротип — это классификация человеческих кишечных микробиомов по составу доминирующих бактериальных таксонов. Понятие введено в научный оборот в 2011 году в статье группы исследователей под руководством Пера Борка (Pér Bork) в журнале Nature. Под энтеротипом понимается устойчивая, воспроизводимая у разных людей структура микробного сообщества, которая не зависит от возраста, пола, индекса массы тела и географического происхождения носителя. Термин построен по аналогии с «группой крови»: предполагается, что микробиом человека можно свести к нескольким дискретным типам, а не к непрерывному спектру вариаций.

¶История понятия

Представление о том, что состав кишечной микрофлоры можно разбить на ограниченное число категорий, сформировалось в конце 2000-х годов, когда методы высокопроизводительного секвенирования (в первую очередь анализ гена 16S рРНК) позволили массово описывать микробные сообщества без культивирования отдельных штаммов. В 2011 году международный консорциум MetaHIT, изучавший микробиом кишечника европейцев, опубликовал результаты, согласно которым образцы распределялись в три хорошо различимых кластера. Независимо схожие выводы получила группа проекта Human Microbiome Project, исследовавшая американские выборки.

Позднее, по мере накопления данных из разных регионов мира, картина усложнилась. В 2014 году исследование, охватившее выборки из Южной Америки, Африки и Азии, не подтвердило жёсткого разделения на три кластера: у части популяций доминировали иные таксоны, а границы между группами оказывались размытыми.

¶Три классических энтеротипа

В первоначальной работе 2011 года были выделены три энтеротипа, названные по преобладающему роду бактерий:

Каждый энтеротип описывался как функционально согласованная единица: несмотря на различия в видовом составе у отдельных людей, набор микробных генов внутри одного типа оказывался сходным. Это наблюдение стало одним из главных аргументов в пользу концепции.

¶Методы определения

Определение энтеротипа основано на секвенировании микробной ДНК, выделенной из образцов кала. Используются два основных подхода:

• Анализ гена 16S рРНК — секвенирование маркерного гена, позволяющее оценить таксономический состав сообщества.
• Метагеномика (whole-metagenome shotgun sequencing) — полное секвенирование всей микробной ДНК, дающее информацию не только о составе, но и о функциональном потенциале микробиома.

Кластеризацию проводят методами машинного обучения, в том числе с использованием анализа главных компонент и алгоритмов, подобных тем, что применяются в анализе экспрессии генов (например, подходы, разработанные в проекте Enterotypes of the Human Gut Microbiome).

¶Научная дискуссия

Концепция энтеротипов встретила как поддержку, так и критику. Сторонники указывают на её практическую ценность: принадлежность к определённому типу может влиять на реакцию организма на диету, лекарства и вероятность развития некоторых заболеваний. Противники (в частности, группа под руководством Роба Найта) настаивают, что микробиом представляет собой континуум, а наблюдаемые кластеры — артефакт методов кластеризации и ограниченности выборок. В 2017 году обзорная работа в Nature Reviews Microbiology отметила, что строгая дискретность энтеротипов не подтверждается на расширенных данных, и предложила рассматривать их скорее как градиенты, а не как категории.

¶Применение и значение

Несмотря на споры, понятие энтеротипа активно используется в клинических и диетологических исследованиях:

• Персонализированное питание — подбор рациона с учётом типа микробиома.
• Прогнозирование ответа на терапию — например, при лечении метаболических и воспалительных заболеваний.
• Фармакология — изучение влияния микробиома на метаболизм лекарств.

Энтеротипирование остаётся инструментом исследовательской работы, а не рутинной клинической процедурой: стандартизированных протоколов и общепринятых порогов для практического применения пока не существует.

¶Связь с другими классификациями

Помимо энтеротипов, в микробиологии используются иные способы описания сообществ: индексы разнообразия (Шеннона, Симпсона), соотношение Firmicutes/Bacteroidetes, а также понятие «микробиомного возраста». Энтеротип — лишь одна из возможных рамок, и её соотношение с этими метриками остаётся предметом изучения.